劉培亮 曹雪瑩 毛慧娟 吳 丹

(1.長沙學院鄉(xiāng)村振興研究院，湖南 長沙 410022；2.湖南省第二測繪院，湖南 長沙 410119)

隨著經濟社會的發(fā)展，人類活動對自然環(huán)境影響的范圍和強度與日俱增，不同尺度上的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)受到嚴重破壞[1]。生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對自然環(huán)境變化和人類活動干擾的反映程度，反映發(fā)生區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題的難易程度和可能性[2]。生態(tài)敏感性越高的區(qū)域，對外界環(huán)境變化越敏感，其生態(tài)系統(tǒng)越容易受損[3]。進行生態(tài)敏感性分析，確定不同生態(tài)級別敏感區(qū)所占比例和分布情況，明確需要重點保護與修復的生態(tài)高度敏感區(qū)，是進行資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評價以及劃定國土生態(tài)空間的重要依據，也是夯實國土空間規(guī)劃編制的基礎[4]6。因此生態(tài)敏感性評價已成為當前國內外學者研究的熱點[5-9]。

目前，我國對生態(tài)敏感性的研究主要是針對省(自治區(qū)、直轄市)、市或某一地形區(qū)域層面的綜合性生態(tài)敏感性評價，尺度較大，范圍較廣，而針對縣域等中小尺度的研究較少[10]，且多集中于對單一生態(tài)要素敏感性的分析，生態(tài)環(huán)境敏感性綜合研究相對較少[11]。此外，多數研究都是針對經濟發(fā)達地區(qū)[12]，關于貧困地區(qū)特別是國家級重點生態(tài)功能區(qū)的研究較少。但國家級重點生態(tài)功能區(qū)是我國對優(yōu)化國土資源空間格局、堅定不移地實施主體功能區(qū)制度、推進生態(tài)文明制度建設所劃定的重點區(qū)域[13]，該生態(tài)功能區(qū)對生態(tài)環(huán)境的變化更敏感，遭受破壞后環(huán)境影響更惡劣。本研究以湖南省麻陽苗族自治縣(以下簡稱麻陽縣)為研究對象，結合實際選取了7個生態(tài)敏感性評價因子，采用地理信息系統(tǒng)(GIS)的空間分析和層次分析法，分析該縣2009—2018年近10年的生態(tài)敏感性變化情況；同時依據生態(tài)敏感性高低劃定了國土生態(tài)空間，并探討了生態(tài)空間今后的功能定位。

麻陽縣位于武陵山區(qū)生物多樣性及水土保持生態(tài)功能區(qū)內，屬于國家級重點生態(tài)功能區(qū)，區(qū)域內堅持生態(tài)主導、保護優(yōu)先、嚴格準入、限制開發(fā)。通過開展麻陽縣的生態(tài)敏感性評價，可對麻陽縣全域進行生態(tài)敏感性分類歸并，并為科學編制國土空間規(guī)劃提供一定的參考依據。同時，對協(xié)調該區(qū)域的國土空間利用與生態(tài)環(huán)境建設，科學確定生態(tài)空間的規(guī)模和布局，合理開發(fā)利用和保護生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)土地資源，促進麻陽縣土地資源可持續(xù)利用和社會經濟可持續(xù)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況和數據來源

1.1 研究區(qū)概況

麻陽縣是全國五個單一苗族自治縣之一，隸屬湖南省懷化市，位于109°24′E～110°6′E，27°32′N～28°1′N，為亞熱帶季風氣候，地形以丘陵山地為主，地質災害頻發(fā)。麻陽縣地處錦江流域中游、雪峰山與武陵山脈之間，是貴州高原走向江南丘陵的交通要沖。2018年末，麻陽縣下轄8鎮(zhèn)10鄉(xiāng)，土地總面積156 557.46 hm2，常住人口35.23萬，其中苗族人口占總人口的比例達到80.20%，地區(qū)生產總值81.25億元，全縣城鎮(zhèn)居民人均可支配收入23 156元，農民人均純收入為8 522元。

1.2 數據來源及處理

2009年和2018年Landsat-TM影像(分辨率30 m)、高程模型GDEM 30 m影像來源于地理空間數據云平臺；第二次全國土地調查數據、2018年年度變更數據、地理國情數據、自然保護地數據由麻陽縣自然資源局提供；行政區(qū)和界線矢量數據由麻陽縣民政局提供；人口及社會經濟發(fā)展數據來源于統(tǒng)計部門提供的麻陽縣統(tǒng)計年鑒及政府工作報告。因獲得的數據類型不同，坐標不統(tǒng)一，通過GIS軟件對取得的數據及圖形進行了校準、投影變換和矢量處理，使數據轉化為2000國家大地坐標系下的shapefile格式類型。

2 研究方法

2.1 評價因子的確定與等級劃分

結合麻陽縣土地利用情況及丘陵山地面積較大等實際狀況，參照《生態(tài)保護紅線劃定指南》的生態(tài)環(huán)境敏感性評估方法，并考慮數據的代表性、綜合性和可操作性，參考相關研究成果[14]，采用層次分析法，從地形地貌、生態(tài)環(huán)境和社會經濟3個方面選取了高程、坡度、植被覆蓋度、水域、自然保護地、土地利用類型、道路交通等7個因子作為麻陽縣生態(tài)敏感性評價的影響因子。高程、坡度、水域、自然保護地、道路交通等因子近10年變化較小，采用2018年數據，植被覆蓋度和土地利用類型采用2009年和2018年數據。

根據國家生態(tài)功能區(qū)劃中生態(tài)敏感性指標體系分級標準，并參照國家和地區(qū)制定的生態(tài)環(huán)境質量評分標準、行業(yè)標準與設計標準，將單因子生態(tài)敏感性用高度敏感、中度敏感、輕度敏感和不敏感4個等級進行表示，并分別賦值為7、5、3、1，具體分級標準見表1(水域和道路交通以緩沖區(qū)距離衡量)。

表1 麻陽縣生態(tài)敏感性評價指標分級標準

《關于建立以國家公園為主體的自然保護地體系的指導意見》指出自然保護地是生態(tài)建設的核心載體、中華民族的寶貴財富、美麗中國的重要象征，在維護國家生態(tài)安全中居于首要地位。因此本研究將自然保護地作為評價指標的修正性指標，即在自然保護區(qū)內的區(qū)域均作為高度敏感區(qū)，其他6個指標作為限制性指標依據權重參與評價。使用層次分析法與專家咨詢法來確定權重，通過構建判斷矩陣(見表2)，并進行一致性檢驗，計算出了各評價因子的權重，具體計算方法參照文獻[15]。

表2 麻陽縣評價因子判斷矩陣

2.2 評價對象和評價單元

本次生態(tài)敏感性評價對象為麻陽縣行政轄區(qū)范圍內所有土地。各評價指標采用shapefile矢量數據形成的圖斑作為評價單元，單因子評價時不設最小評價單元，綜合評價結果以400 m2作為最小評價單元，即400 m2以下的圖斑跟周邊圖斑合并。

2.3 評價步驟

(1) 通過獲取限制性指標數據，計算各限制性指標的分值，進行單因子生態(tài)敏感性評價。

(2) 對各類指標的生態(tài)敏感性進行加權求和，得出生態(tài)敏感性綜合評價指數。

(3) 參考楊偉等[16]的研究成果，結合麻陽縣實際，將麻陽縣綜合生態(tài)敏感性劃為4個等級(見表3)。

表3 麻陽縣生態(tài)敏感性綜合評價指數分級

(4) 根據修正性指標(自然保護地)對綜合評價結果進行修正，得出麻陽縣修正后綜合生態(tài)敏感性評價結果。

3 結果分析

3.1 單因子生態(tài)敏感性分析

3.1.1 高程生態(tài)敏感性

圖1展示了高程生態(tài)敏感性分布。麻陽縣主要山峰有西晃山、嚴灣沖、盤龍坡等，最高海拔1 405 m(西晃山)，最低海拔130 m。研究區(qū)不敏感區(qū)面積32 203.35 hm2，占20.57%，集中在縣域中部和東部，主要分布在巖門鎮(zhèn)、高村鎮(zhèn)、蘭里鎮(zhèn)、呂家坪鎮(zhèn)、黃桑鄉(xiāng)。輕度敏感區(qū)面積80 370.31 hm2，占51.34%，集中在縣域北部和中南部，主要分布在石羊哨鄉(xiāng)、板栗樹鄉(xiāng)、錦和鎮(zhèn)、舒家村鄉(xiāng)、隆家堡鄉(xiāng)、江口墟鎮(zhèn)。中度敏感區(qū)面積29 902.45 hm2，占19.10%，集中在縣域西部和西北部，主要分布在郭公坪鎮(zhèn)、錦和鎮(zhèn)、蘭村鄉(xiāng)。高敏感區(qū)面積14 081.34 hm2，占8.99%，集中在縣域南部，主要分布在堯市鎮(zhèn)、文昌閣鄉(xiāng)、大橋江鄉(xiāng)，由于境內最高峰西晃山位于該區(qū)域，海拔最高，所以生態(tài)敏感性也是整個研究區(qū)最高的。

圖1 高程生態(tài)敏感性分布Fig.1 Ecological sensitivity distribution of elevation

3.1.2 坡度生態(tài)敏感性

圖2展示了坡度生態(tài)敏感性分布。研究區(qū)地勢南、北、西三面高，中間低，朝東斜開口，略似簸箕狀。研究區(qū)不敏感區(qū)面積63 374.13 hm2，占40.48%，分布在縣域中部和東部，主要是錦江沿線的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。輕度敏感區(qū)面積51 066.80 hm2，占32.62%，分布在縣域西部和東南部，主要包括石羊哨鄉(xiāng)、板栗樹鄉(xiāng)、蘭村鄉(xiāng)、隆家堡鄉(xiāng)。中度敏感區(qū)面積34 265.73 hm2，占21.89%，分布在縣域西部、西北部和東北部，主要包括郭公坪鎮(zhèn)、錦和鎮(zhèn)、蘭里鎮(zhèn)。高度敏感區(qū)域面積7 850.80 hm2，僅5.01%，集中在縣域南部，主要分布在堯市鎮(zhèn)、文昌閣鄉(xiāng)、大橋江鄉(xiāng)，此處山地較多，地勢起伏較大。

圖2 坡度生態(tài)敏感性分布Fig.2 Ecological sensitivity distribution of slope

3.1.3 植被覆蓋度生態(tài)敏感性

圖3展示了2009年和2018年植被覆蓋度生態(tài)敏感性分布。麻陽縣森林植被為亞熱帶常綠闊葉林，森林覆蓋率達66%。

圖3 2009年和2018年植被覆蓋度生態(tài)敏感性分布Fig.3 Ecological sensitivity distribution of vegetation coverage in 2009 and 2018

研究區(qū)2009年植被覆蓋度的不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)面積分別為29 387.52、38 184.28、49 797.42、39 188.24 hm2，占總面積的比例分別為18.77%、24.39%、31.81%、25.03%。2018年植被覆蓋度的不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)面積分別為25 294.33、31 910.00、57 637.49、41 715.64 hm2，占總面積的比例分別為16.16%、20.38%、36.82%、26.64%。全縣植被覆蓋度不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)分布在縣域中部和東部，主要是由于錦江由西往東穿過縣域中部，兩岸形成較多沖積平原，地勢平坦，耕地、園地較多，此外中心城區(qū)較多城鎮(zhèn)也分布在錦江兩岸，建設用地較多；中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)占全縣大部分區(qū)域，主要分布在南部和西部，此處山地較多，植被茂密，說明麻陽縣生態(tài)環(huán)境較好。

從近10年植被覆蓋度生態(tài)敏感性等級面積變化情況來看，麻陽縣的不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)面積減少，中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)面積增加，其中不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)占比分別減少2.61百分點和4.01百分點，中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)占比分別提高5.01百分點和1.61百分點。譚家寨鄉(xiāng)、巖門鎮(zhèn)、高村鎮(zhèn)、蘭里鎮(zhèn)等中部沿線區(qū)域生態(tài)敏感性等級有所降低，主要是農業(yè)產業(yè)結構調整，部分林地開墾為耕地和果園，縣城周邊建設用地增加等原因所致；郭公坪鎮(zhèn)、堯市鎮(zhèn)、錦和鎮(zhèn)、文昌閣鄉(xiāng)等西部和南部區(qū)域生態(tài)敏感性等級有所提高，主要是該區(qū)域生態(tài)退耕，林地面積增加等原因所致；東部區(qū)域生態(tài)敏感性等級變化較小。

3.1.4 水域生態(tài)敏感性

圖4展示了水域生態(tài)敏感性分布。麻陽縣境內有大小溪河287條，最長的河流為錦江，水庫共計170座。麻陽縣水域生態(tài)敏感性的不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)面積分別為129 977.22、10 783.72、5 558.05、10 239.45 hm2，分別占83.02%、6.89%、3.55%、6.54%。麻陽縣無較大水庫，因此高度敏感區(qū)主要分布在錦江及其支流附近。

圖4 水域生態(tài)敏感性分布Fig.4 Ecological sensitivity distribution of water area

3.1.5 土地利用類型生態(tài)敏感性

圖5展示了土地利用類型生態(tài)敏感性分布。麻陽縣2009年土地利用類型不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)面積分別為5 337.16、59 818.58、5 250.14、86 151.58 hm2，占比分別為3.41%、38.21%、3.35%、55.03%；2018年土地利用類型不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)面積分別為5 811.81、59 720.55、5 143.27、85 881.83 hm2，占比分別為3.71%、38.15%、3.28%、54.86%。

圖5 2009年和2018年土地利用類型生態(tài)敏感性分布Fig.5 Ecological sensitivity distribution of land use in 2009 and 2018

從近10年土地利用類型生態(tài)敏感性等級面積變化情況來看，麻陽縣的不敏感區(qū)面積增加，輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)面積減少，其中不敏感性面積占比增加0.30百分點，輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)占比分別降低0.06百分點、0.07百分點和0.17百分點。譚家寨鄉(xiāng)、巖門鎮(zhèn)、高村鎮(zhèn)、蘭里鎮(zhèn)等中部沿線區(qū)域生態(tài)敏感性等級有所降低，主要是林地面積減少，縣城周邊建設用地增加等原因所致；郭公坪鎮(zhèn)、堯市鎮(zhèn)、錦和鎮(zhèn)、文昌閣鄉(xiāng)等西部和南部區(qū)域生態(tài)敏感性等級有所提高，主要是該區(qū)域退耕還林，林地面積增加等原因所致；東部區(qū)域生態(tài)敏感性等級變化較小。

3.1.6 道路交通生態(tài)敏感性

圖6展示了道路交通生態(tài)敏感性分布。道路交通生態(tài)敏感性等級分析的是縣級及其以上等級道路和中心城區(qū)主干路，農村道路和鐵路的人類活動對周邊生態(tài)環(huán)境影響較小，未納入生態(tài)敏感性分析中。麻陽縣道路交通不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)面積分別為144 955.77、5 611.97、2 940.73、3 048.96 hm2，占比分別為92.59%、3.58%、1.88%、1.95%。各級道路交匯地路網密集，生態(tài)敏感性等級最高。

圖6 道路交通生態(tài)敏感性分布Fig.6 Ecological sensitivity distribution of road transportation

3.1.7 自然保護地生態(tài)敏感性

圖7展示了自然保護地生態(tài)敏感性分布。截止2018年，麻陽現(xiàn)有的自然保護地有麻陽國家級野生宜昌橙原生境保護區(qū)、麻陽錦江國家級濕地公園、西晃山省級森林公園、文名山省級森林公園、牙溪縣級野生植物自然保護區(qū)，以上區(qū)域均為自然保護地高度敏感區(qū)，面積6 737.13 hm2，占比4.30%。

圖7 自然保護地生態(tài)敏感性分布Fig.7 Ecological sensitivity distribution of nature reserves

3.2 綜合生態(tài)敏感性分析

運用Arcgis空間分析功能，采用表1中各單因子權重，對麻陽縣單因子生態(tài)敏感性分布進行疊加分析，計算出研究區(qū)生態(tài)敏感性綜合得分，按照表3的分值范圍得出修正前綜合生態(tài)敏感性分布，最后利用修正性指標(自然保護地)對綜合評價結果進行修正，得到修正后綜合生態(tài)敏感性分布。

圖8展示了2009年和2018年修正前綜合生態(tài)敏感性分布。研究區(qū)2009年修正前綜合生態(tài)敏感性的不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)面積分別為37 154.17、61 957.54、34 006.53、23 439.22 hm2，占比分別為23.73%、39.57%、21.72%、14.97%；2018年修正前綜合生態(tài)敏感性的不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)面積分別為29 438.22、58 064.15、41 316.98、27 738.12 hm2，占比分別為18.80%、37.09%、26.39%、17.72%。

圖8 2009年和2018年修正前綜合生態(tài)敏感性分布Fig.8 Comprehensive ecological sensitivity distribution before revision in 2009 and 2018

圖9展示了2009年和2018年修正后綜合生態(tài)敏感性分布。2009年修正后綜合生態(tài)敏感性的不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)面積分別為36 824.64、58 547.27、32 535.00、28 650.55 hm2，占比分別為23.52%、37.40%、20.78%、18.30%。相對于修正前，高度敏感區(qū)占比提高了3.33百分點，不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)占比分別降低0.21百分點、2.17百分點和0.94百分點。2018年修正后綜合生態(tài)敏感性的不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)面積分別為29 214.63、55 557.74、39 597.75、32 187.34 hm2，占比分別為18.66%、35.49%、25.29%、20.56%，相對于修正前，高度敏感區(qū)占比提高了2.84百分點，不敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)占比分別降低0.14百分點、1.60百分點和1.10百分點。

圖9 2009年和2018年修正后綜合生態(tài)敏感性分布Fig.9 Comprehensive ecological sensitivity distribution after revision in 2009 and 2018

從近10年修正后綜合生態(tài)敏感性變化來看，麻陽縣的不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)面積減少，中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)面積增加，其中不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)占比分別減少了4.86百分點和1.91百分點，中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)占比分別提高了4.51百分點和2.26百分點。譚家寨鄉(xiāng)、巖門鎮(zhèn)、高村鎮(zhèn)、蘭里鎮(zhèn)等中部沿線區(qū)域綜合生態(tài)敏感性等級變化較小，主要是該區(qū)域地形較平緩，交通通達度較好，人類活動頻繁所致；郭公坪鎮(zhèn)、堯市鎮(zhèn)、錦和鎮(zhèn)、文昌閣鄉(xiāng)、大橋江鄉(xiāng)、江口墟鎮(zhèn)等西部和南部區(qū)域綜合生態(tài)敏感性等級有所提高，主要是該區(qū)域生態(tài)退耕，林地面積增加，植被覆蓋度增加等原因所致。

3.3 生態(tài)空間的劃定

科學有序統(tǒng)籌布局生態(tài)、農業(yè)、城鎮(zhèn)等功能空間，構建國土空間開發(fā)保護格局，是編制國土空間規(guī)劃的重要內容[4]2。本研究以綜合生態(tài)敏感性評價結果中的中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)為備選區(qū)，結合生態(tài)斑塊集中度和圖斑面積，劃定研究區(qū)的生態(tài)空間。斑塊集中度越高、面積越大，生態(tài)保護的價值越大，將斑塊集中度高，面積大于1 hm2的區(qū)域劃為生態(tài)空間。

圖10為麻陽縣生態(tài)空間分布。劃定的生態(tài)空間面積60 357.35 hm2，占38.55%。從區(qū)域分布來看，生態(tài)空間主要分布在縣域南部、西部和西北部，集中于堯市鎮(zhèn)、郭公坪鎮(zhèn)、江口墟鎮(zhèn)、蘭村鄉(xiāng)等。從研究區(qū)2018年現(xiàn)狀城鎮(zhèn)和村莊用地分布來看，現(xiàn)狀建設用地基本位于生態(tài)空間之外，說明生態(tài)空間的劃定結果符合研究區(qū)實際狀況。

圖10 麻陽縣生態(tài)空間分布Fig.10 Ecological space of Mayang County

所劃定的生態(tài)空間是今后縣域內生態(tài)系統(tǒng)服務功能重要但生態(tài)脆弱的區(qū)域。該區(qū)域今后的功能定位是保障生態(tài)安全、維護生態(tài)系統(tǒng)服務功能、推進生態(tài)系統(tǒng)修復的重點區(qū)域，保持并提高生態(tài)產品供給能力的重要區(qū)域，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的主要區(qū)域。

3.4 局限性分析

開展國家級重點生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)敏感性變化研究，具有一定的理論和現(xiàn)實意義，但也有一定的局限性：(1)受資料的限制，僅對麻陽縣近10年的生態(tài)敏感性情況進行了研究，時間尺度較短；(2)選取的生態(tài)敏感性評價指標缺失氣候、生物多樣性等方面；(3)生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的復雜系統(tǒng)，是不能獨立存在的，它與周圍的環(huán)境不斷進行著物質、能量和信息的交流，但此文未考慮其與外界系統(tǒng)間的交流。

4 結 論

(1) 麻陽縣近10年綜合生態(tài)敏感性等級不斷提高，不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)面積減少，中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)面積增加，其中不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)占比降低了4.86百分點和1.91百分點，中度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)占比提高了4.51百分點和2.26百分點。從分布區(qū)域來看，譚家寨鄉(xiāng)、巖門鎮(zhèn)、高村鎮(zhèn)、蘭里鎮(zhèn)等中部沿線區(qū)域綜合生態(tài)敏感性等級變化較??；郭公坪鎮(zhèn)、堯市鎮(zhèn)、錦和鎮(zhèn)、文昌閣鄉(xiāng)、大橋江鄉(xiāng)、江口墟鎮(zhèn)等西部和南部區(qū)域綜合生態(tài)敏感性等級有所提高。

(2) 研究區(qū)劃定生態(tài)空間面積60 357.35 hm2，占比38.55%，主要分布在縣域南部、西部和西北部，劃定的生態(tài)空間符合麻陽縣實際，現(xiàn)狀建設用地基本位于生態(tài)空間之外。